كيوبت لا يخشى الضجيج سريع
الكيوبت الفائق التوصيل العادي يشبه أرجوحة تهزها أي نسمة هواء. أدنى تغيير في الشحنة الكهربائية المجاورة يفسد الحالة الكمومية. في العمل الجديد، صنع الفيزيائيون أرجوحة بقاعدة ثقيلة: الشحنة على جزيرة الكيوبت لا يمكن أن تتغير إلا في أزواج، كما لو كان يتم إلقاء العملات المعدنية في حصالة اثنتين اثنتين فقط. هذه هي الحماية من ضجيج الشحنة.
الدائرة تسمى كيوبت $\cos(2\varphi)$. فيها يمرر الوصلة النفقية فقط أزواجًا من أزواج كوبر — أربعيات إلكترونات مرتبطة. في التجربة، لاحظوا انقسام حالتين بتكافؤ متعاكس بمقدار 13.6 ميغاهرتز. هذا أقل مئة مرة من الإصدارات السابقة، لذا فإن الصدمات الشحنية العشوائية لا تؤثر تقريبًا على الكيوبت. حتى أنهم تمكنوا من التحكم به بشكل متماسك وقراءة حالته في طلقة واحدة.
لكن لكل عملة وجهان. التردد المنخفض للانتقالات يجعل الكيوبت عرضة للضجيج المغناطيسي في حلقة العنصر النفقي. بلغ زمن الحياة $T_1$ 70 ميكروثانية، وزمن التماسك مع نبضة الصدى 2.5 ميكروثانية. هذه الأرقام ما تزال متواضعة مقارنة بأفضل الكيوبتات العادية، لكن الإمكانات هائلة: إذا تم التعامل مع الضجيج المغناطيسي، فإن خسائر الشحنة ستتجاوز بكثير 10 ميلي ثانية.
يقترح المؤلفون طريقين: مخططات قياس التدرج حيث يتم تعويض المجال المغناطيسي، أو عناصر جديدة بنفق لأربعة إلكترونات. إذا نجح ذلك، ستصبح أجهزة الكمبيوتر الكمومية أكثر موثوقية بشكل ملحوظ دون تصحيح أخطاء معقد.
أزواج كوبر هي إلكترونات تتحد في أزواج عند درجات حرارة منخفضة للغاية وتتدفق دون مقاومة. في هذا الكيوبت، تنفق فقط في أربعيات، مثل عربات صغيرة مقترنة اثنتين اثنتين.
فكرة حماية المعلومات الكمومية من الضجيج تذكرنا بـ«العزل الطوبولوجي» في رواية غريغ إيغان «سلم شيلد»، حيث تُخزَّن البيانات في عقد مستقرة من الفضاء.